УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ПРИВОДА РЕГИСТРАТОРА СЕЙСМОСТАНЦИИ С ДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1965 года по МПК G01V1/00 

Известные устройства стабилизации скорости вращения привода регистратора сейсмостанции, содержащие генератор эталонной частоты, датчик частоты и управляющий режимом двигателя синхронизатор, не обеспечивают достаточно высокого к.п.д. двигателей и обладают низкой точностью синхронизации.

Предложенное устройство позволяет исключить накопление ошибки в стабилизации скорости вращения и снизить инерционность устройства в целом, благодаря тому, что в нем между генератором эталонной частоты и датчиком частоты включен бесконтактный синхронизатор, а фазоимпульсная схема сравнения частот напряжений, снимаемых с генератора эталонной частоты и датчика синхронизируемой частоты, подключена через усилитель мощности к двигателю.

Для получения нескольких синхронных скоростей без изменения параметров редуктора секции датчика, генерирующие на заданных частотах частоту равную эталонной, подключены к синхронизатору через переключатель.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства стабилизации скорости вращения привода регистратора сейсмостанции; на фиг. 2 приведены графики токов, поясняющие принцип действия устройства; на фиг. 3 приведена схема коммутации секций датчика частоты.

Устройство работает следующим образом. Переменный ток, генерируемый камертонным генератором 1, управляет полупроводниковым ключом-триодом 2, создавая прямоугольные импульсы тока I₁ эталонной частоты. Аналогичный процесс в цепи датчика 3 частоты приводит к возникновению импульсов тока I₂ синхронизируемой частоты. Датчик 3 частоты представляет собой генератор переменного тока малой мощности, ротор которого находится на одном валу с двигателем 4. Конструкция датчика обеспечивает получение одной и той же частоты равной эталонной при любой из заданных скоростей вращения, например 1500, 3000, 4500 и 6000 оборотов в минуту. Импульсные токи проходят по сопротивлениям 5 и 6 и ответвляются в первичную обмотку трансформатора 7, создавая в ней импульсы I_тр, которые со вторичной обмотки поступают через двухполупериодный диодный ключ 8-9 в усилитель мощности 10-11. Усилитель работает также в ключевом режиме, поэтому амплитуда тока двигателя I_дв зависит практически только от напряжения питания и сопротивления обмоток. Мощность, отдаваемая двигателем 4, определяется постоянной составляющей импульсного тока I_дв и начальным током I_o, величина которого устанавливается потенциометром 12.

В момент подачи напряжения питания вал двигателя 4 неподвижен, датчик 3 частоты не вырабатывает тока, каждый из диодов 8-9 открыт в течение полупериода эталонной частоты и в двигатель 4 поступает постоянный ток (см. фиг. 2, а). Вал начинает вращаться, датчик 3 частоты приводит в действие полупроводниковый ключ-триод 2, создающий импульсы тока I₂, ввиду чего время открытого состояния каждого из диодов 8-9 определяется разностью фаз эталонной и синхронизируемой частот; в двигатель 4 поступают широтно-модулированные импульсы тока. Период модуляции определяется разностной частотой и увеличивается по мере приближения скорости к синхронной, что создает условия входа двигателя 4 в синхронный режим. Подстройка, необходимая при переключении скоростей вращения вала, осуществляется потенциометром 12. При повторных запусках на одной скорости подстройка обычно не требуется.

Начальный ток I₀ выбирается таким, чтобы при среднем моменте нагрузки на двигатель коэффициент заполнения импульсов тока равнялся 0,5 (см. фиг.2, б). При увеличении момента нагрузки на двигатель фаза тока I₂ запаздывает, что приводит к увеличению коэффициента заполнения, пока не сравняются моменты приложенный и на валу (см. фиг.2, в).

При сбросе нагрузки происходит уменьшение коэффициента заполнения, а значит и уменьшение момента на валу (см. фиг. 2, г). Пределы изменений коэффициента заполнения без срыва синхронизации достигают значений 0,2-0,82. В любом случае изменение сдвига фаз лежит в пределах полупериода эталонной частоты, выбором величины которой достигается требуемая точность синхронизации.

На фиг. 3 изображена схема коммутации секций датчика частоты. Катушки с сердечниками 13 датчика 3 частоты расположены по бокам магнита, установленного на статоре датчика (на чертеже не показано) и против них размещены зубчатые роторные кольца 14. Магнитный поток проходит через воздушные зазоры между сердечниками катушек и зубьями колец. При вращении ротора датчика частоты, ввиду периодического изменения сопротивления магнитной цепи, в катушках возникают переменные напряжения. К синхронизатору подключается (с помощью переключателя 15) только та катушка, в которой развивается напряжение с требуемой частотой.

1. Устройство стабилизации скорости вращения привода регистратора сейсмостанции с двигателем постоянного тока, содержащее генератор эталонной частоты, датчик частоты и управляющий режимом двигателя синхронизатор, отличающееся тем, что, с целью исключения ошибки в стабилизации скорости вращения и уменьшения инерционности устройства, в нем бесконтактный синхронизатор включен между генератором эталонной частоты и датчиком частоты, а фазоимпульсная схема сравнения частот напряжений, снимаемых с генератора эталонной частоты и датчика синхронизируемой частоты, подключена через усилитель мощности к двигателю.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью изменения скорости вращения вала двигателя без применения редуктора, секции датчика, которые генерируют на заданных скоростях частоту, равную эталонной, подключены к синхронизатору через переключатель.